模具制造業(yè)是最早應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來提高設(shè)計(jì)、制造水平的機(jī)械行業(yè)之一。自從高速加工技術(shù)被引進(jìn)模具工業(yè)以來,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量(CAT)、反求工程(RE)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)和快速原型制造(RP)等在模具制造中獲得了廣泛而有效的應(yīng)用。下面只簡(jiǎn)要介紹高速加工中CAD技術(shù)和CAM技術(shù)的應(yīng)用情況。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)主要用來解決產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)問題,可完成模具設(shè)計(jì)和產(chǎn)品可裝配性檢查等工作。常用的軟件有 UG,Pro/Engineer,Mastercam和Cimatron等,這些軟件都具有模具設(shè)計(jì)開發(fā)功能。運(yùn)用知識(shí)工程技術(shù)(KBE),把模具設(shè)計(jì)的原理、經(jīng)驗(yàn)、技能和規(guī)範(fàn)等結(jié)合到系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)人員只要輸入工況參數(shù)、工程參數(shù)或應(yīng)用要求,系統(tǒng)就能自動(dòng)推理構(gòu)造出符合要求的數(shù)字化幾何模型。有的設(shè)計(jì)軟件(如UG)還具有數(shù)據(jù)讀入、零件建模、縮放控制、自動(dòng)模型布局、分模等功能,通過使用過程模板和標(biāo)準(zhǔn)件庫,把過程向?qū)Ъ夹g(shù)應(yīng)用於模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,使只有最基礎(chǔ)模具設(shè)計(jì)概念的初級(jí)設(shè)計(jì)人員也能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的模具來,大大提高了模具設(shè)計(jì)工作的效率。
由于模具的型腔大多由復(fù)雜曲面構(gòu)成,在高速數(shù)控機(jī)床上加工時(shí),CAM的數(shù)控編程是一項(xiàng)繁重的工作,編程質(zhì)量在很大程度上決定了模具的加工質(zhì)量。影響模具零件編程質(zhì)量的主要因素有:加工工藝路線、刀具類型、切削用量、轉(zhuǎn)角清根的處理以及加工精度與過切的檢查等。高速加工的工藝路線是影響模具制造質(zhì)量的主要因素。以往加工工藝是否合理完全決定于編程人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn),一不小心,常會(huì)忽略一些技術(shù)細(xì)節(jié),如:下刀點(diǎn)不正確、抬刀的安全高度不夠、沒有定義過切檢查面等。如果復(fù)查不嚴(yán),不及時(shí)糾正,輕者會(huì)降低模具制造質(zhì)量,造成工件返工;重者造成工件報(bào)廢,甚至發(fā)生人身設(shè)備事故。
在高級(jí)CAM軟件的虛擬加工仿真環(huán)境下,這個(gè)問題可以得到很好的解決:在計(jì)算機(jī)上虛構(gòu)出高速數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)境,放上一個(gè)預(yù)先做好的“毛坯”,讓 “刀具”進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真,其情形就像真實(shí)加工過程一樣。但仿真過程可以隨時(shí)暫停,仿真時(shí)間可以自由控制,以便編程人員進(jìn)行檢查。模擬仿真結(jié)束後,編程人員即可根據(jù)“刀具”運(yùn)行的情況和“工件”加工後的形狀來調(diào)整加工工藝路線。這種虛擬加工技術(shù),既可減輕編程人員的精神負(fù)擔(dān),又可保證模具的制造質(zhì)量。釆用高速切削技術(shù)(HSC)和CAD/CAM技術(shù)後,模具的生產(chǎn)周期可縮短約40%。
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